LED光源

基礎(chǔ)知識(shí)

2013.08.15一、LED簡介二、LED封裝簡介三、LED封裝原物料四、LED基礎(chǔ)知識(shí)什么是LED

LED是取自LightEmittingDiode三個(gè)字的縮寫，中文譯為“發(fā)光二極管”，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED色彩豐富

由于LED帶寬比較窄，顏色純度高，因此LED的色彩比其他光源的色彩豐富得多。

據(jù)有關(guān)專家計(jì)算，LED的色彩比其他光源豐富30%,因此，它能夠更準(zhǔn)確的反應(yīng)物體的真實(shí)性，當(dāng)然也更受消費(fèi)者的青睞！LED發(fā)光原理發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層，稱為p-n結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注

入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。LED產(chǎn)業(yè)鏈LED規(guī)格類型（我司常用）A直插：Φ5草帽頭、子彈頭、食人魚B貼片（以外形尺寸定義的）：3020、3528、3014、5060（5050）C大功率：CREE、CITILIGHT、Edison、Osram、SEOULD

COB光源：15*12mm、12*8mm、20*20mmE

集成大功率：芯片：三安晶元隆達(dá)晶發(fā)乾照藍(lán)光士蘭華燦109*1110*128*1510*16產(chǎn)品型號(hào)：Φ3Φ5Φ8草帽頭346546橢圓形食人魚等發(fā)光角度：15°18°20°30°150°180°等亮度：50-1800mcd電壓：1.8-2.3V、2.8-3.6V電流：20mA30mA色溫：RGB2700-12000K（其它色溫可訂做）A、DIP直插芯片：科銳歐司朗三安晶元迪源藍(lán)寶30mil35mil38mil45mil23*45產(chǎn)品型號(hào)：3030、3535等發(fā)光角度：120°加透鏡顯指：708090亮度：50-1800mcd波長：470nm520nm620nm電壓：1.8-2.3V、2.8-3.6V電流：20mA30mA色溫：RGB2700-6500K（其它色溫可訂做）C、1W大功率芯片：夏普西鐵城普瑞三安晶元22*3022*4520*38產(chǎn)品型號(hào)：4W5W6W7W8W10W13W15W23W33W63W等發(fā)光角度：120度加透鏡顯色性：8090流明(Lm)：280-5500LM光效（Lm/W）：70-113電壓：9.6—50V單顆3.2-3.5V電流：400-950mA3串3并單顆60-150mA色溫：2700K3000K3500K4000K5000K6500KD、COB（ChipOnBoard）面光源E、集成大功率芯片：晶元三安新世紀(jì)光宏迪源藍(lán)寶30mil35mil38mil45mil等產(chǎn)品型號(hào)：10W30W50W70W100W等散熱發(fā)光角度：120度加二次光學(xué)透鏡改變角度流明(Lm)：1000-1200LM8000-10000LM電壓：9—12V單顆3.5V電流：1050MA3串3并350MA10串1并單顆150mA色溫：6000-6500K3000-3200K（其它色溫可訂做）一、LED封裝工藝流程

由于LED芯片在切割后依然排列緊密間距很小(約0.1mm)，不利于固晶工序的操作。故采用擴(kuò)晶機(jī)對(duì)粘結(jié)芯片的膜進(jìn)行擴(kuò)張，使LED芯片的間距拉伸到約0.4mm。

（一）、擴(kuò)晶撕藍(lán)膜正確手法擴(kuò)張機(jī)溫度設(shè)置工藝要求：1、待實(shí)際溫度顯示為50±5℃,方可將晶片環(huán)套至伸張盤上作業(yè)；2、晶片與離型紙分開時(shí)必須非常的小心及慢慢撕開,不可一下將離型紙撕開；3、待擴(kuò)張之晶片必須放于引伸盤之正中央方可操作；4、作業(yè)人員須穿靜電服，戴靜電帽、口罩靜電環(huán)（接地型）及靜電手套（或靜電指套）。（三）、固晶固晶是結(jié)合了點(diǎn)膠和固晶兩大步驟，先在LED支架上點(diǎn)上銀膠（絕緣膠），然后用真空吸嘴將LED芯片吸起移動(dòng)位置，再安置在相應(yīng)的支架位置上。工藝要點(diǎn)固晶、點(diǎn)膠位置銀膠量(1/3-1/2晶片高度)支架、晶片放置方向固晶后及時(shí)烘烤銀膠點(diǎn)膠頭銀膠點(diǎn)膠動(dòng)作頂針晶片吸嘴固晶動(dòng)作支架晶片、方向90°藍(lán)膜晶片方向固晶后晶片方向

對(duì)UG、UB以及UW系列產(chǎn)品，需要加反向齊納二極管以保護(hù)LED免受靜電擊穿的，齊納二極管需先固晶、烘烤固化完畢后，再按放LED晶片；對(duì)全彩RGB機(jī)種，也是同樣的處置方法。常規(guī)固晶位置圖如下：檢驗(yàn)、烘烤

烘烤的目的是使銀膠固化，使晶片固著于支架上，利于后續(xù)工藝作業(yè)。銀膠烘烤的溫度一般控制在150℃，2小時(shí)。正在烘烤銀膠的烤箱必須按工藝要求作業(yè)，中間不得隨意打開。銀膠與不導(dǎo)電膠應(yīng)用不同的烤箱區(qū)分烘烤，防止污染。晶片倒置晶片破損晶片裂片晶片粘膠晶片重疊（四）、焊線（特殊重點(diǎn)控制工序）

使用自動(dòng)焊線設(shè)備，完成自動(dòng)進(jìn)料、焊線、出料工作。將晶片通過金絲連接在PCB或金屬框架對(duì)應(yīng)電極上，形成電路回路。

單電極雙電極(對(duì)角)

雙電極(左右)金線打線方式及弧形要求：打線方式(1)SingleBond(2)DoubleBondBBOSBSOBForwardbonding(正打)Reversebonding(反打)BBOSBSOS-正打BSOS-反打晶片/Die支架/L/F魚尾/Stitch線頸/Neck峰端/Peak金球/Ball支架/L/F焊墊/BondPad金線/Wire線頸/NeckDCBAE說明：A點(diǎn)球徑為金絲直徑的2-3倍；晶線拉力試驗(yàn)斷點(diǎn)在A或E點(diǎn)時(shí),無論拉力有多大均為不良；晶線拉力試驗(yàn)斷點(diǎn)在B、C、D點(diǎn)晶線拉力值須在6g(含)以上焊線工藝要求1、雙電極之負(fù)極（小區(qū)）金球不允許超出電極區(qū)，正極金球同單電極要求，無金球短路（含透明電極）現(xiàn)象；單電極金球偏出電極應(yīng)≤1/4球，如下圖所示：

金球未超出電極金球偏出電極≤1/4球(r≤1/4R)金球偏出電極≥1/4球(r≥1/4良好合格不合格2、焊球大小及形狀要求

2.1、第一焊點(diǎn)金球形狀要求：第一焊點(diǎn)球徑為金絲直徑的2-3倍合格金球不對(duì)稱（不合格）縮徑（不合格）2.2、第二焊點(diǎn)形狀及大小要求：

1、合格（3d<W<5d）1、合格（楔形對(duì)稱）

2、楔形太寬（W>5d）2、不合格（楔形不對(duì)稱）

3、楔形太窄太長（W<3d）特殊重點(diǎn)工序質(zhì)量控制要求1、質(zhì)控項(xiàng)目：金絲拉力F、焊球推力、第一焊點(diǎn)，第二焊點(diǎn)及金絲形狀、焊接機(jī)臺(tái)2、質(zhì)控方法：2．1、當(dāng)更換材料、品種或者機(jī)臺(tái)異常停機(jī)后必須做首件檢驗(yàn)、測試?yán)Α⑼屏Γ龊糜涗洝?．2、有拉力或金球，第二焊點(diǎn)，金絲高度等不符合要求的情況，應(yīng)立刻向工藝人員反應(yīng)以便查清原因，及時(shí)糾正。2．3、機(jī)臺(tái)如出現(xiàn)異常，需及時(shí)向機(jī)修人員或工藝員反應(yīng)。（五）封裝

LED的封裝主要有灌封、點(diǎn)膠、模壓三種。目的是保護(hù)內(nèi)部的電路免受外部電路的破壞或不受影響。1、Lamp-LED的封裝采用灌封的形式。灌封的過程是先在LED成型模粒內(nèi)注入液態(tài)環(huán)氧樹脂，然后插入焊好線的LED支架，放入烤箱讓環(huán)氧樹脂固化后，將LED從模粒中脫出即成型。2、對(duì)帶框架產(chǎn)品，通過點(diǎn)膠等手段將液態(tài)環(huán)氧樹脂涂覆于框架內(nèi)，保護(hù)晶片及內(nèi)引線，形成制成品。3、將熱固性環(huán)氧樹脂通過模塑成形法實(shí)現(xiàn)對(duì)管芯及內(nèi)引線的保護(hù)，并使封裝出來的LED具有規(guī)定的尺寸外形。本工序不適用PLCC型帶框架產(chǎn)品。點(diǎn)膠工藝要點(diǎn)

膠水、熒光粉

配膠、抽真空（50±5℃,15min)

點(diǎn)膠量

烘烤目前常用的灌封膠包括環(huán)氧樹脂和硅膠。硅膠由于具有透光率高，折射率大，熱穩(wěn)定性好，應(yīng)力小，吸濕性低等特點(diǎn)，明顯優(yōu)于環(huán)氧樹脂，在白光、功率型燈珠中廣泛應(yīng)用，但成本較高。硅膠：道康寧6630、6301、6650等，長興GD531環(huán)氧：信越1012、1016、1018配膠方式配膠精確度凹碗口NG平碗口OK凸碗口NG封裝烘烤1、開啟烤箱電源開關(guān)，使其升溫，按所烘烤產(chǎn)品對(duì)烤箱進(jìn)行時(shí)間溫度設(shè)定。2、達(dá)到設(shè)定溫度后，將待長烤的產(chǎn)品以每托盤為一組排列于烤箱中，達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，關(guān)掉電源開關(guān)待其自然冷卻后取出產(chǎn)品（烤箱溫度必須達(dá)到135℃或150℃，才開始進(jìn)行烘烤固化流程）。3、長烤時(shí)長烤是為了讓環(huán)氧樹脂充分固化，同時(shí)對(duì)LED進(jìn)行熱老化。一定要注意烘烤溫度，以免產(chǎn)品過熱變形、外殼黃化變色及電極氧化。4、每次長烤的數(shù)量不可過多，且注意通風(fēng)，以保證烤箱內(nèi)部溫度均衡。5、硅膠固化時(shí),一定要與使用環(huán)氧樹脂的機(jī)種區(qū)分烤箱固化,且注意固化烤箱的清潔與保養(yǎng)。6、烘烤用烘箱內(nèi)隔層要求保持水平，材料盒不可正對(duì)進(jìn)出風(fēng)口，以防傾斜偏光。工藝要點(diǎn)：溫度、時(shí)間、擺放不同封裝膠水烘烤參數(shù)一覽表：（六）、外觀檢驗(yàn)1、氣泡：材料芯片和焊線上方及周圍(5mil以內(nèi))不能有氣泡出現(xiàn)，其它位置5mil以下氣泡不可超4個(gè)，5~10mil氣泡不可超2個(gè)，不可有10mil以上氣泡。2、雜物：以肉眼看不明顯且不影響材料發(fā)光為原則，不得有金屬殘留物存在(例金線未挑干凈)。3、塌線：線受外力影響造成下塌而嚴(yán)重變形導(dǎo)致碰到芯片非焊線部位。4、少膠：不可因少膠而導(dǎo)致有金錢外露情形。5、膠體臟：膠體表面出現(xiàn)之臟污程度不得影響到材料的正常發(fā)光。6、支架沾膠：支架引腳不得有沾膠現(xiàn)象。7、支架臟：支架表面附著之臟污不得影響材料的可焊性。8、溢膠：膠蓋上不得有沾膠現(xiàn)象9、PIN受損：支架腳不得有受損現(xiàn)象。10、支架氧化：支架不得有氧化現(xiàn)象。

11、毛刺：膠蓋不得有毛刺現(xiàn)象，如果毛刺剝落后肉眼外觀無明顯異常時(shí)，可以作良品。（七）、沖裁剝離1、清潔上下模面及集料盤,確認(rèn)模具內(nèi)無殘料、污垢，集料盤清潔干燥。2、在進(jìn)行全切制程前,先切1PCS支架進(jìn)行首件檢查,以顯微鏡檢查材料若無裂痕、變形等情況方可作業(yè)。3、一個(gè)批號(hào)的產(chǎn)品全切完畢檢視上下模及切割機(jī)臺(tái)確認(rèn)有無殘留之材料，如有確認(rèn)為同批次產(chǎn)品用酒精擦拭后放入已切材料。4、確認(rèn)無材料遺漏后將已單顆剝離的材料裝入篩網(wǎng)用離子氣槍從同一方向吹1-2分鐘以去除毛邊（鐵屑）。5、作業(yè)員作業(yè)時(shí)桌面只能擺放一種材料以防混料，并及時(shí)清料。檢查新的材料前，必須將工作臺(tái)清理干凈。（八）、分選

將產(chǎn)品按照設(shè)置的光電參數(shù)測試，剔除不良品，同時(shí)將良品分檔，確保同檔產(chǎn)品光電參數(shù)的一致性。工藝要點(diǎn)校機(jī)光電參數(shù)(1)VF:電壓V(2)IV:光強(qiáng)mcd(3)WD:波長nm(4)CIEx/y:光色1、檢查圓振盤、平振軌道、轉(zhuǎn)盤、及各Bin料筒，及機(jī)臺(tái)周圍是否還有余料，若有余料必須清除。

2、每種型號(hào)材料在測試前需由品管制定至少3PCS標(biāo)準(zhǔn)管，并做標(biāo)示以便校驗(yàn)機(jī)臺(tái)。3、取出標(biāo)準(zhǔn)燈對(duì)機(jī)臺(tái)參數(shù)進(jìn)行校對(duì)，校驗(yàn)無誤后，在規(guī)格與寫檔頁輸入寫檔名稱并開始寫檔。

4、用一顆標(biāo)準(zhǔn)件將測試機(jī)臺(tái)校正后，須用另外2PCS標(biāo)準(zhǔn)件來驗(yàn)證校正結(jié)果，由作業(yè)員2H小時(shí)校驗(yàn)一次，品管4H抽檢一次。

5、各項(xiàng)光電參數(shù)管控范圍：（1）正向電壓(VF)：與標(biāo)準(zhǔn)件的偏差須在±0.03V以內(nèi)。（2）主波長(WLD)：

與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差須在±0.3nm以內(nèi)。

（3）坐標(biāo)(X、Y)：白光：X，Y的值與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差須在±0.005以內(nèi)。（4）亮度(IV)：a.普通亮度(低于130mcd)，與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差須在±3%以內(nèi)。

b.高亮度(高于130mcd)，與標(biāo)準(zhǔn)值偏差須在±5%以內(nèi)。6、如果標(biāo)準(zhǔn)件的IR＞2μA，則此標(biāo)準(zhǔn)件作廢。7、標(biāo)準(zhǔn)管、機(jī)臺(tái)校驗(yàn)完畢后：設(shè)置檔位參數(shù)。（九）、包裝編帶

將分類好的良品進(jìn)行卷帶包裝，利于客戶用貼片機(jī)自動(dòng)貼片。工藝要點(diǎn)混料燈珠方向一致性蓋帶拉力儲(chǔ)存注意事項(xiàng)：1、將同一BIN材料倒入振動(dòng)入料盤內(nèi)振動(dòng)入料，每編完一檔及時(shí)清機(jī)、檢查。2、機(jī)臺(tái)PR設(shè)定要準(zhǔn)確，以防止無法識(shí)別導(dǎo)致極性錯(cuò)誤。3、不得有熱壓不良、蓋帶偏、蓋帶拉力不符要求等現(xiàn)象。4、編帶包裝完成后將型號(hào)、等級(jí)標(biāo)示清楚，放入烤箱中做除濕烘烤，烘烤溫度為70℃±5℃，時(shí)間為12h，烘烤時(shí)間最長不可超過24h。超過24小時(shí)整卷及散bin半成品需抽真空入庫或放入防潮柜。5、每天作業(yè)前需對(duì)吸嘴及熱壓刀進(jìn)行清洗，清洗方式為用棉簽蘸酒精擦拭。

三、封裝原物料

（一）、原物料-芯片1、分類（1）、按強(qiáng)度級(jí)別：按照晶片的價(jià)值、抗靜電能力、衰減指標(biāo)等，將晶片性能分為：H高性能；M中性能；L低性能；E其他等（2）、按尺寸大?。?88mil099mil1010mil7*97mil*9mil8*108mil*10mil類似的有：9*1110*1212*1213*138*1510*1610*1810*2310*30

24*2435*3540*40（3）、按是否測試：專案芯片、原片、方片（4）、按電極數(shù)量（常規(guī)）：單電極、雙電極，前者多為紅光、黃光等高波段后者多為綠光、藍(lán)光等底波段（5）、按襯底分：紅黃光主要采用GaP、GaAs作為襯底藍(lán)綠光主要采用藍(lán)寶石、碳化硅作為襯底（6）、按波長大?。?、芯片的組成材料LED晶片的元素為III-V族化合半導(dǎo)體紅黃光：二元GaP磷化鎵三元GaAsP磷砷化鎵三元GaAlAs砷化鋁鎵四元AlGaInP磷化鋁鎵銦藍(lán)綠光：GaN氮化鎵InGaN氮化鎵銦3、芯片的參數(shù)

電壓：單電極1.8V-2.6V

雙電極2.8V-3.6V

波長：同上亮度：裸晶參數(shù)90-100mcd200-220mcd60-70mcd4、芯片廠家CREE、普瑞、晶元、隆達(dá)、新世紀(jì)、晶發(fā)、奇力、奇美、廣稼、華上、泰谷、三安、華燦、迪源、藍(lán)光、藍(lán)寶、士蘭、乾照、路美、華光、立德、德豪、同方、映倫等5、部分芯片圖華上10*10

晶發(fā)7*9奇力12*12路美10mil

乾照9mil

三安9mil（二）、原物料-支架14*20201、按尺寸類型分類：發(fā)光管、點(diǎn)陣數(shù)碼管、食人魚、SMD0603、SMD3014、SMD3528、SMD2835、SMD5050、SMD5630、1W伯朗型、集成大功率、集成COB等2、廠家：大鐸、一詮、博羅沖壓、宏磊達(dá)等3、性能：（1）紅墨水實(shí)驗(yàn)無滲透（2）鍍銀層膜厚測試:40-100u（1麥為0.026um）（3）打線測拉力、推力、殘金符合要求（4）高溫150°烘烤4H，PPA塑殼無黃化、支架無變形、碗壁內(nèi)鍍銀無變色（5）鍍層表面無氧化、露銅、起泡、發(fā)黑（6）外觀尺寸符合要求等（三）、原物料-金線1、按類型分類：

（1）金線（2）鋁線（3）銅線（4）銅鈀線（5）金鋁合金線2、線徑：0.8mil1.0mil1.2mil1.5mil3、廠家：賀利氏、達(dá)博

4、性能：（1）導(dǎo)電、導(dǎo)熱性（2）延展性（3）焊線參數(shù)設(shè)置（四）、原物料-膠水1、按類型分類：

（1）、固晶膠水：銀膠CT220、CT850-6；硅膠DX-10、DX-20（2）、封裝膠水：a、硅膠：道康寧6630、6301、6650等，信越SCR-1018、KER-3000，長興GD531；b、環(huán)氧：信越1012、1016、10182、廠家：信越、道康寧、京瓷、三越、杰果、長興化工

3、性能：（1）導(dǎo)電、導(dǎo)熱性（2）折射率、透光率（3）使用注意事項(xiàng)：a：應(yīng)避免與含有N、P、S等有機(jī)化合物，Sn、Pb、Hg、Sb、Bi、As等重金屬的離子性化合物，含有乙炔基等不飽和基的有機(jī)化合物接觸；b：應(yīng)避免與有機(jī)酸等可能與固化劑反應(yīng)的物質(zhì)接觸；c：攪拌混合時(shí)要使用金屬或玻璃制品；d：要在陰涼處密封保存，開封后要密封好，防止受潮。（五）、原物料-熒光粉1、按類型分類：

（1）YAG鋁酸鹽熒光粉，優(yōu)點(diǎn)：亮度高，發(fā)射峰寬，成本低，應(yīng)用廣泛，黃粉效果較好缺點(diǎn)：激發(fā)波段窄，光譜中缺乏紅粉的成分，顯色指數(shù)不高，（2）硅酸鹽熒光粉優(yōu)點(diǎn)：激發(fā)波段寬，綠粉較好缺點(diǎn)：發(fā)射峰窄，對(duì)濕度較敏感，不耐高溫，適合用在小功率LED（3）氮化物熒光粉優(yōu)點(diǎn)：激發(fā)波段寬，溫度穩(wěn)定性好，紅粉較好：

缺點(diǎn)：制造成本高2、廠家：

英特美、宏大、虹耀、優(yōu)彩LED基礎(chǔ)知識(shí)1、LED結(jié)溫和熱阻2、溫度對(duì)LED的影響3、常用LED光電參數(shù)介紹4、應(yīng)用照明常用光源LED的結(jié)溫結(jié)溫：是指管芯PN結(jié)的平均溫度，用TJ表示。LED結(jié)溫高低直接影響到LED出光效率、器件壽命、可靠性、發(fā)射波長等。是LED器件封裝和器件應(yīng)用設(shè)計(jì)必須著重解決的核心問題。

熱阻總熱阻為各層熱阻之和

熱阻：是指反映阻止熱量傳遞能力的綜合參量。單位：℃/W，即物體持續(xù)傳熱功率為1W時(shí)，導(dǎo)熱路徑兩端的溫差。LED的壽命

一切事物都有發(fā)生、發(fā)展和消亡的過程，LED也不例外，是有一定壽命的。早期的LED只是手電筒、臺(tái)燈這類的禮品，用的時(shí)間不長，壽命問題不突出。但是現(xiàn)在LED已經(jīng)開始廣泛地用于室外和室內(nèi)的照明之中，尤其是大功率的LED照明，其功率大、發(fā)熱高、工作時(shí)間長，壽命問題就十分突出。LED的壽命10萬小時(shí)，其實(shí)只是理論上實(shí)驗(yàn)室的壽命。假如不考慮電源和驅(qū)動(dòng)的故障，LED的壽命表現(xiàn)為它的光衰，也就是時(shí)間長了，亮度就越來越暗，直到最后熄滅。通常定義衰減30%的時(shí)間作為其壽命。

單色光光衰50%為失效；照明光衰30%為失效結(jié)溫與壽命

大多數(shù)白色LED是由藍(lán)色LED照射黃色熒光粉而得到的。引起LED光衰的主要原因有兩個(gè)，一個(gè)是藍(lán)光LED本身的光衰，藍(lán)光LED的光衰遠(yuǎn)比紅光、黃光、綠光LED要快。還有一個(gè)是熒光粉的光衰，熒光粉在高溫下的衰減十分嚴(yán)重。各種品牌的LED它的光衰是不同的。

LED的光衰是和它的結(jié)溫有關(guān)，所謂結(jié)溫就是半導(dǎo)體PN結(jié)的溫度，結(jié)溫越高越早出現(xiàn)光衰，也就是壽命越短。從圖上可以看出，假如結(jié)溫為105度，亮度降至70%的壽命只有一萬多小時(shí)，95度就有